Produkcja wodoru w ogniwach alkalicznych to stosunkowo dojrzała technologia elektrolitycznej produkcji wodoru. Ogniwa alkaliczne są bezpieczne i niezawodne, o żywotności 15 lat i są szeroko stosowane komercyjnie. Sprawność robocza ogniw alkalicznych wynosi zazwyczaj 42%–78%. W ciągu ostatnich kilku lat alkaliczne ogniwa elektrolityczne poczyniły postęp w dwóch głównych aspektach. Z jednej strony, wzrosła wydajność ogniw i obniżono koszty eksploatacyjne związane ze zużyciem energii elektrycznej. Z drugiej strony, wzrosła gęstość prądu roboczego, a koszty inwestycji spadły.
Zasada działania elektrolizera alkalicznego jest przedstawiona na rysunku. Akumulator składa się z dwóch elektrod rozdzielonych hermetyczną membraną. Zespół akumulatora zanurzony jest w ciekłym elektrolicie alkalicznym KOH o wysokim stężeniu (20% do 30%), aby zmaksymalizować przewodnictwo jonowe. Roztwory NaOH i NaCl mogą być również stosowane jako elektrolity, ale nie są powszechnie stosowane. Główną wadą elektrolitów jest ich korozyjność. Ogniwo pracuje w temperaturze od 65°C do 100°C. Katoda ogniwa wytwarza wodór, a powstały OH- przepływa przez membranę do anody, gdzie ulega rekombinacji, wytwarzając tlen.
Zaawansowane alkaliczne ogniwa elektrolityczne nadają się do produkcji wodoru na dużą skalę. Alkaliczne ogniwa elektrolityczne niektórych producentów charakteryzują się bardzo wysoką wydajnością produkcji wodoru (500–760 Nm³/h), przy odpowiadającym jej zużyciu energii wynoszącym 2150–3534 kW. W praktyce, aby zapobiec tworzeniu się łatwopalnych mieszanin gazowych, wydajność wodoru jest ograniczona do 25–100% zakresu znamionowego, maksymalna dopuszczalna gęstość prądu wynosi około 0,4 A/cm², temperatura pracy wynosi od 5 do 100°C, a maksymalne ciśnienie elektrolityczne wynosi około 2,5–3,0 MPa. Zbyt wysokie ciśnienie elektrolityczne zwiększa koszty inwestycji i znacząco zwiększa ryzyko powstania szkodliwej mieszaniny gazowej. Bez żadnych dodatkowych urządzeń oczyszczających, czystość wodoru wytwarzanego w procesie elektrolizy w alkalicznych ogniwach elektrolitycznych może osiągnąć 99%. Woda elektrolityczna w alkalicznych ogniwach elektrolitycznych musi być czysta, aby chronić elektrodę i zapewnić bezpieczną pracę. Przewodność właściwa wody wynosi mniej niż 5S/cm.
Czas publikacji: 02-02-2023